طرق إزالة CO2 الموجود في الغلاف الجوي
يتحرك الكربون حول نظام الأرض عبر دورة الكربون وهي العملية التي تخفض نسبة الكربون من الهواء الجوي، ثم ينتقل بشكل طبيعي بين الغلاف الجوي والمحيطات والنباتات والصخور بمرور الوقت، ولكن يتم تغير دورة الكربون عن طريق حرق الوقود الأحفوري، الذي ينبعث منه المزيد من الكربون إلى الغلاف الجوي على شكل غازات الدفيئة، مثل ثاني أكسيد الكربون (CO 2 ) والميثان (CH 4 )، تسبب غازات الدفيئة الزائدة في الغلاف الجوي ارتفاع درجة حرارة الأرض.
ويشق بعض ثاني أكسيد الكربون طريقه للخروج من الغلاف الجوي من خلال دورة الكربون، لكن يتم إصدار الكثير بحيث تستمر كمية ثاني أكسيد الكربون في الهواء في الازدياد مما يؤثر على البيئة والمناخ لذلك لجأ العلماء إلى البحث عن طرق للتخلص من Co2 الموجود بالغلاف الجوي مثل:[2]
يتمثل أحد التحديات الرئيسية في ضمان ألا يأتي توسع الغابات في منطقة ما على حساب الغابات في مكان آخر، مثلاً إعادة تشجير الأراضي الزراعية من شأنه أن يقلل من المعروض من الغذاء، وقد يستلزم ذلك تحويل غابات أخرى إلى أراضٍ زراعية، ما لم تتمكن التحسينات في إنتاجية المزرعة من سد الفجوة، وبالمثل فإن عدم حصاد الأخشاب من إحدى الغابات قد يؤدي إلى الإفراط في الحصاد في غابة أخرى، هذه العملية تجعل من استعادة الغابات الموجودة وإدارتها، وإضافة الأشجار إلى الأراضي المناسبة بيئيًا خارج الأراضي الزراعية، أمرًا مهمًا جداً.
يعتبر بناء كربون التربة مفيدًا للمزارعين ومربي الماشية أيضًا، لأنه يمكن أن يزيد من صحة التربة والمحاصيل، يمكن أن يؤدي دمج الأشجار في المزارع أيضًا إلى إزالة الكربون مع توفير فوائد أخرى، مثل الظل والأعلاف للماشية.
وهناك طرق عديدة لزيادة الكربون في التربة، مثل زراعة محاصيل الغطاء عند الحقول العارية وتساعد ايضاً في تمتد الضوئي على مدار السنة.
كما يمكن أن يؤدي استخدام السماد إلى تحسين الإنتاجية أثناء تخزين محتوى الكربون في السماد في التربة، وعمل العلماء أيضًا على تطوير محاصيل ذات جذور أعمق، مما يجعلها أكثر مقاومة للجفاف مع إيداع المزيد من الكربون في التربة.
ومع ذلك ، فإن إدارة التربة من أجل الكربون على نطاق واسع هو اقتراح صعب، وذلك لان الأنظمة الطبيعية متغيرة بطبيعتها، وهذا يجعل من الصعب التنبؤ بقياس ومراقبة فوائد الكربون طويلة الأجل لأي ممارسة معينة على فدان معين.
وهي عبارة عن عملية استخدام الكتلة الحيوية للطاقة في قطاعات الصناعة أو الطاقة أو النقل، والتقاط انبعاثاتها قبل إعادتها إلى الغلاف الجوي ثم تخزين هذا الكربون إما تحت الأرض أو في منتجات طويلة العمر مثل الخرسانة.
وإذا تسببت هذه العملية في نمو كتلة حيوية أكثر مما قد يحدث، أو خزن المزيد من الكربون بدلاً من إطلاقه مرة أخرى في الغلاف الجوي، فيمكنه توفير إزالة الكربون الصافي.
لكن ليس من السهل دائمًا تحديد ما إذا كانت هذه الشروط مستوفاة أم لا، وإذا كانت هذه العملية تعتمد على محاصيل الطاقة الحيوية، فإنه يمكن أن يحل محل إنتاج الغذاء أو النظم البيئية الطبيعية، ويمحو الفوائد المناخية ويؤدي إلى تفاقم انعدام الأمن الغذائي وفقدان النظام البيئي.
يوجد الكثير من فوائد التقاط الهواء المباشر لكنها تكنولوجيا لا تزال مكلفة وتستهلك الكثير من الطاقة، غالبًا ما يكون من الصعب تطبيقاها ولكنها تعتبر من ضمن دور التكنولوجيا في تقليل انبعاثات الكربون
ولكن قام العلماء بمعرفة كيفية تسريع عملية تمعدن الكربون، وخاصة من خلال تعزيز التعرض لهذه المعادن إلى CO 2 في الجو أو المحيط، قد يعني ذلك ضخ مياه الينابيع القلوية من تحت الأرض إلى السطح حيث يمكن أن تتفاعل المعادن مع الهواء والصخور المتبقية من عمليات التعدين التي تحتوي على التركيب المعدني المناسب وسحق أو تطوير الإنزيمات التي تمضغ الرواسب المعدنية لزيادة مساحة سطحها وإيجاد طرق للتغلب على بعض المنتجات الثانوية الصناعية، مثل الرماد المتطاير وغبار الفرن أو الحديد وخبث الصلب.
ويمكن أيضا أن تمعدن الكربون استخدامها كوسيلة لتخزين CO 2 عن طريق الحقن في أنواع الصخور مناسبة حيث يتفاعل لتشكيل كربونات الصلبة، ويمكن لبعض التطبيقات أن تحل محل طرق الإنتاج التقليدية لمنتجات مثل الخرسانة والتي تستخدم بمليارات الأطنان على مستوى العالم.
ويهدف كل نهج إلى تسريع دورات الكربون الطبيعية في المحيط، ويمكن أن تشمل الاستفادة من التمثيل الضوئي في النباتات الساحلية والأعشاب البحر ية والعوالق النباتية، أو إضافة معادن معينة لزيادة تخزين البيكربونات المذابة أو تشغيل التيار الكهربائي من خلال مياه البحر للمساعدة في التخلص من CO 2.
يتحرك الكربون حول نظام الأرض عبر دورة الكربون وهي العملية التي تخفض نسبة الكربون من الهواء الجوي، ثم ينتقل بشكل طبيعي بين الغلاف الجوي والمحيطات والنباتات والصخور بمرور الوقت، ولكن يتم تغير دورة الكربون عن طريق حرق الوقود الأحفوري، الذي ينبعث منه المزيد من الكربون إلى الغلاف الجوي على شكل غازات الدفيئة، مثل ثاني أكسيد الكربون (CO 2 ) والميثان (CH 4 )، تسبب غازات الدفيئة الزائدة في الغلاف الجوي ارتفاع درجة حرارة الأرض.
ويشق بعض ثاني أكسيد الكربون طريقه للخروج من الغلاف الجوي من خلال دورة الكربون، لكن يتم إصدار الكثير بحيث تستمر كمية ثاني أكسيد الكربون في الهواء في الازدياد مما يؤثر على البيئة والمناخ لذلك لجأ العلماء إلى البحث عن طرق للتخلص من Co2 الموجود بالغلاف الجوي مثل:[2]
- الغابات
يتمثل أحد التحديات الرئيسية في ضمان ألا يأتي توسع الغابات في منطقة ما على حساب الغابات في مكان آخر، مثلاً إعادة تشجير الأراضي الزراعية من شأنه أن يقلل من المعروض من الغذاء، وقد يستلزم ذلك تحويل غابات أخرى إلى أراضٍ زراعية، ما لم تتمكن التحسينات في إنتاجية المزرعة من سد الفجوة، وبالمثل فإن عدم حصاد الأخشاب من إحدى الغابات قد يؤدي إلى الإفراط في الحصاد في غابة أخرى، هذه العملية تجعل من استعادة الغابات الموجودة وإدارتها، وإضافة الأشجار إلى الأراضي المناسبة بيئيًا خارج الأراضي الزراعية، أمرًا مهمًا جداً.
- المزارع
يعتبر بناء كربون التربة مفيدًا للمزارعين ومربي الماشية أيضًا، لأنه يمكن أن يزيد من صحة التربة والمحاصيل، يمكن أن يؤدي دمج الأشجار في المزارع أيضًا إلى إزالة الكربون مع توفير فوائد أخرى، مثل الظل والأعلاف للماشية.
وهناك طرق عديدة لزيادة الكربون في التربة، مثل زراعة محاصيل الغطاء عند الحقول العارية وتساعد ايضاً في تمتد الضوئي على مدار السنة.
كما يمكن أن يؤدي استخدام السماد إلى تحسين الإنتاجية أثناء تخزين محتوى الكربون في السماد في التربة، وعمل العلماء أيضًا على تطوير محاصيل ذات جذور أعمق، مما يجعلها أكثر مقاومة للجفاف مع إيداع المزيد من الكربون في التربة.
ومع ذلك ، فإن إدارة التربة من أجل الكربون على نطاق واسع هو اقتراح صعب، وذلك لان الأنظمة الطبيعية متغيرة بطبيعتها، وهذا يجعل من الصعب التنبؤ بقياس ومراقبة فوائد الكربون طويلة الأجل لأي ممارسة معينة على فدان معين.
- الطاقة الحيوية مع احتجاز الكربون وتخزينه
وهي عبارة عن عملية استخدام الكتلة الحيوية للطاقة في قطاعات الصناعة أو الطاقة أو النقل، والتقاط انبعاثاتها قبل إعادتها إلى الغلاف الجوي ثم تخزين هذا الكربون إما تحت الأرض أو في منتجات طويلة العمر مثل الخرسانة.
وإذا تسببت هذه العملية في نمو كتلة حيوية أكثر مما قد يحدث، أو خزن المزيد من الكربون بدلاً من إطلاقه مرة أخرى في الغلاف الجوي، فيمكنه توفير إزالة الكربون الصافي.
لكن ليس من السهل دائمًا تحديد ما إذا كانت هذه الشروط مستوفاة أم لا، وإذا كانت هذه العملية تعتمد على محاصيل الطاقة الحيوية، فإنه يمكن أن يحل محل إنتاج الغذاء أو النظم البيئية الطبيعية، ويمحو الفوائد المناخية ويؤدي إلى تفاقم انعدام الأمن الغذائي وفقدان النظام البيئي.
- التقاط الهواء المباشر
يوجد الكثير من فوائد التقاط الهواء المباشر لكنها تكنولوجيا لا تزال مكلفة وتستهلك الكثير من الطاقة، غالبًا ما يكون من الصعب تطبيقاها ولكنها تعتبر من ضمن دور التكنولوجيا في تقليل انبعاثات الكربون
- تمعدن الكربون
ولكن قام العلماء بمعرفة كيفية تسريع عملية تمعدن الكربون، وخاصة من خلال تعزيز التعرض لهذه المعادن إلى CO 2 في الجو أو المحيط، قد يعني ذلك ضخ مياه الينابيع القلوية من تحت الأرض إلى السطح حيث يمكن أن تتفاعل المعادن مع الهواء والصخور المتبقية من عمليات التعدين التي تحتوي على التركيب المعدني المناسب وسحق أو تطوير الإنزيمات التي تمضغ الرواسب المعدنية لزيادة مساحة سطحها وإيجاد طرق للتغلب على بعض المنتجات الثانوية الصناعية، مثل الرماد المتطاير وغبار الفرن أو الحديد وخبث الصلب.
ويمكن أيضا أن تمعدن الكربون استخدامها كوسيلة لتخزين CO 2 عن طريق الحقن في أنواع الصخور مناسبة حيث يتفاعل لتشكيل كربونات الصلبة، ويمكن لبعض التطبيقات أن تحل محل طرق الإنتاج التقليدية لمنتجات مثل الخرسانة والتي تستخدم بمليارات الأطنان على مستوى العالم.
- الاستفادة من المحيطات
ويهدف كل نهج إلى تسريع دورات الكربون الطبيعية في المحيط، ويمكن أن تشمل الاستفادة من التمثيل الضوئي في النباتات الساحلية والأعشاب البحر ية والعوالق النباتية، أو إضافة معادن معينة لزيادة تخزين البيكربونات المذابة أو تشغيل التيار الكهربائي من خلال مياه البحر للمساعدة في التخلص من CO 2.
تحديات التخلص من CO 2
- حالياً تعتبر طرق سحب ثاني أكسيد الكربون من الهواء بطيئة ومكلفة، وهناك حاجة إلى مزيد من البحث لمساعدتهم على العمل بسرعة كافية لإحداث تأثير في الارتفاع السريع لغازات الدفيئة.
- بعض طرق التخلص من ثاني أكسيد الكربون من الهواء تشكل مخاطر على البيئة، مثلاً يتضمن التخصيب بالحديد إضافة الحديد إلى المحيط لزيادة كمية العوالق النباتية وهي حياة محيطية صغيرة تستخدم ثاني أكسيد الكربون أثناء عملية التمثيل الضوئي، مع ذلك فإن تكاثر العوالق النباتية يمكن أن يعطل بيئة المحيطات مما يشكل مخاطر على الحياة البحرية، لذلك يجب البحث عن طرق تقليل انبعاثات الكربون.
- سحب ثاني أكسيد الكربون من الهواء هو نوع واحد فقط من التدخل المناخي، فهو ليس بديل لتقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري والتكيف مع آثار تغير المناخ التي حدث.
